劉可為

（青島青發(fā)控股集團(tuán)有限公司,山東 青島 266000）

0 引言

在橋梁鋼管貝雷支撐體系拆除工藝中，傳統(tǒng)思路為“由上至下逐層拆除”，用活絡(luò)頭等卸落裝置使貝雷梁體系與橋梁底板分離，再按照由上至下的順序依次拆除竹膠板、方木、分配梁、貝雷梁、蓋梁、鋼管柱等。此方案須采用的活絡(luò)頭等卸落裝置數(shù)量較多且不易周轉(zhuǎn)，材料成本較大。橋梁底板下方的貝雷片無法直接采用吊車吊出，只能使用人工在高空用卷揚機或手拉葫蘆將貝雷片牽引至翼緣板外側(cè)下方位置再進(jìn)行拆除，存在巨大的安全隱患，并導(dǎo)致施工效率低下[1]。故亟須開發(fā)新的拆除工藝。

青島新機場高速公路TJ2 標(biāo)段南樞紐互通立交主線橋、A、C 匝道橋跨大沽河段共計22 聯(lián)現(xiàn)澆梁因地質(zhì)情況較差，施工支架采用鋼管貝雷支撐體系。鋼管立柱平均高度約21 m，工字鋼、貝雷片等材料每聯(lián)使用超過400 t，具有材料投入量大、工期緊等特點，對支架體系的安拆施工要求較高。將傳統(tǒng)施工思路“由上至下逐層拆除”轉(zhuǎn)變思維，轉(zhuǎn)變成“先下后上整體拆除”，以該項目為平臺運用落梁裝置試驗了整體下放拆除技術(shù)，取得了一定的成效。

1 整體下放拆除技術(shù)施工思路

根據(jù)擴(kuò)大施工作業(yè)面空間、盡量避免高空作業(yè)、提高施工效率的需求，總體施工思路確定為“先下后上整體拆除”：安裝落梁裝置，利用落梁裝置將整個貝雷梁支撐體系懸吊在箱梁梁體下，由落梁裝置作為承載貝雷梁支撐體系自重的主要結(jié)構(gòu)，完成支撐體系受力結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換；再在地面鋼管柱底部位置整排割斷并移除鋼管立柱排架；啟動落梁裝置，將貝雷梁支撐體系剩余部分緩慢下放，至適當(dāng)高度再用吊車拆除貝雷梁。具體施工工藝流程如下：落梁裝置設(shè)計→安裝落梁裝置→拆除鋼管立柱及蓋梁→下放貝雷梁及分配梁→拆除貝雷梁及分配梁→拆除鋼管立柱基礎(chǔ)、清理場地。施工步驟及要點下文詳述。

2 整體下放拆除技術(shù)施工工序

2.1 落梁裝置設(shè)計

落梁裝置由托架系統(tǒng)、吊桿系統(tǒng)、動力系統(tǒng)三大部分組成。托架系統(tǒng)包括上、下托架兩部分，由三拼貝雷梁組成，是主要的承力結(jié)構(gòu)。為避免局部壓力過大造成橋梁梁體損壞，在上托架與現(xiàn)澆梁之間采用數(shù)道工字鋼等材料進(jìn)行下墊。下托架上設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的限位卡，防止貝雷梁在下落的過程中發(fā)生位移滑落。限位卡采用ф22 鋼筋或[8 槽鋼焊接而成的U 形卡[2]。吊桿系統(tǒng)主要由ф32精軋螺紋鋼構(gòu)成，是主要的傳力結(jié)構(gòu)。螺紋鋼的底部設(shè)置下托架墊板，并用至少兩個螺母固定牢固。動力系統(tǒng)由千斤頂系統(tǒng)及限位器構(gòu)成。千斤頂采用穿心式螺紋鋼千斤頂，數(shù)量及型號經(jīng)計算確定。每根螺紋鋼吊桿配備上、下兩組螺紋鋼連接器，作為穿心式螺紋鋼千斤頂及螺紋鋼吊桿移動的限位裝置。落梁裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 落梁裝置結(jié)構(gòu)示意圖

施工前根據(jù)計算，確定吊點布置方案。通過計算貝雷梁、工字鋼分配梁等支撐體系的自重，以及落梁裝置下托架的自重，確定下放系統(tǒng)總體受力，推算精軋螺紋鋼吊桿數(shù)量及千斤頂型號。計算時充分考慮落梁裝置上、下托架的內(nèi)力及形變，預(yù)留保險系數(shù)，合理布置吊點間距。吊點盡量設(shè)置在翼緣板外側(cè)，以防破壞橋梁梁體。若經(jīng)計算吊點必須設(shè)置于梁體上，需在橋梁混凝土澆筑前預(yù)埋孔道。孔道采用ф10 cm PVC 管，在橋梁鋼筋綁扎時同步預(yù)埋。孔道埋設(shè)位置處適當(dāng)進(jìn)行鋼筋加強處理，安裝PVC 管時注意避讓橋梁鋼筋主筋。

2.2 安裝落梁裝置

現(xiàn)澆箱梁混凝土強度達(dá)到設(shè)計要求、完成所有預(yù)應(yīng)力束張拉壓漿工作并拆除完箱梁外模后，可開展落梁裝置的安裝作業(yè)。組裝落梁裝置前，須按規(guī)范對貝雷片、千斤頂、螺紋鋼、連接器等各種原材料進(jìn)行檢驗檢測，確保合格再進(jìn)場使用。根據(jù)計算的吊點位置進(jìn)行測量放線，吊點位置必須保證準(zhǔn)確。安裝完成后須對落梁裝置進(jìn)行調(diào)試并驗收，重點檢查千斤頂工況、各種連接裝置是否牢固、各種限位裝置是否安全可靠。

2.3 拆除鋼管立柱排架及蓋梁

啟動千斤頂，將整個貝雷梁支撐體系懸吊在箱梁梁體下。此時落梁裝置成為承載貝雷梁支撐體系自重的主要結(jié)構(gòu)，完成受力體系的轉(zhuǎn)換。使用兩臺吊車分別于左右固定住鋼管立柱排架的頂部及柱身。固定完成后，在地面上鋼管柱根部的位置整排割斷并移除鋼管立柱排架。移除作業(yè)時注意不得碰撞橋梁下部結(jié)構(gòu)及落梁裝置。當(dāng)鋼管立柱排架的寬度過寬時，為保證吊裝穩(wěn)定性及安全性，需分段進(jìn)行拆除作業(yè)。鋼管立柱排架拆除的順序為：先拆跨中處，再拆橋墩處，由跨中到梁端兩側(cè)對稱開展拆除作業(yè)。

2.4 下放及拆除貝雷梁

利用落梁裝置進(jìn)行下放及拆除貝雷梁。落梁裝置的動力系統(tǒng)由穿心式螺紋鋼千斤頂及上、下兩組螺紋鋼連接器組成。上連接器控制千斤頂?shù)奈灰品秶?，下連接器控制螺紋鋼吊桿的位移范圍。千斤頂由工字鋼架起，工字鋼腹板之間的空間作為下連接器的操作空間。動力系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

動力系統(tǒng)的工作原理[3]如下：

（1）固定螺紋鋼吊桿，將上連接器上旋，并使千斤頂升起至上連接器位置停住，將主要受力構(gòu)件轉(zhuǎn)變?yōu)榍Ы镯敗４藭r下連接器不再承擔(dān)向下拉力，處于可調(diào)節(jié)狀態(tài)。

（2）使千斤頂保持不動并承受吊桿拉力，將下連接器上旋。

（3）使千斤頂緩慢回油，螺紋鋼吊桿隨著千斤頂?shù)幕赜屯较蛳挛灰?，直至下連接器限位處，利用下連接器固定好螺紋鋼吊桿。此時下連接器重新成為主要受力構(gòu)件。下托架承載著貝雷梁支撐體系隨著螺紋鋼的位移同步、緩慢地下降。

（4）再將上連接器上旋，千斤頂再次升起至上連接器位置，主要受力結(jié)構(gòu)再次變?yōu)榍Ы镯?，完成一個行程循環(huán)。

重復(fù)以上過程，直至將貝雷梁下放到合適的高度，由吊車配合進(jìn)行拆除。下放工作原理圖如圖3 所示。

圖3 下放工作原理示意圖

啟動落梁裝置，將剩余的支撐結(jié)構(gòu)下放至適當(dāng)高度，利用吊車配合拆除。落梁時必須保證各千斤頂同步工作，下放速度緩慢、勻速，每分鐘下放高度為1 cm，每次循環(huán)下降行程不得大于千斤頂最大行程的90%。下降的過程中通過測量螺紋鋼吊桿的外露長度，時刻監(jiān)測下托架位移情況。因該項目個別聯(lián)為變截面箱梁，箱梁底板存在一定的高差，為防止下降過程中貝雷梁傾斜滑落，正式下降前先局部啟動動力系統(tǒng)，確保各個下托架處在同一水平面上方可繼續(xù)落梁。貝雷梁落梁時，落梁作業(yè)區(qū)嚴(yán)禁通行人及車輛。

2.5 拆除鋼管立柱基礎(chǔ)、清理場地

該項目鋼管立柱基礎(chǔ)采用PHC 管樁作為地基處理，鋼管立柱的底部焊接在管樁樁帽頂預(yù)埋鋼板上。貝雷梁下放并拆除完成后，拆除落梁裝置，清理割斷的鋼管柱殘骸，將管樁拔除或回填。所有落梁相關(guān)材料均周轉(zhuǎn)至下個工點繼續(xù)循環(huán)使用。

3 施工注意要點

（1）施工前對落梁裝置受力進(jìn)行計算分析，設(shè)計落梁裝置時充分預(yù)留保險系數(shù)。

（2）落梁裝置必須經(jīng)過驗收方可正式投入使用。

（3）吊點位置測量準(zhǔn)確，必須嚴(yán)格按照方案位置布置。如有預(yù)留孔位置確保準(zhǔn)確。

（4）下放時注意控制下放速度，各千斤頂必須同步、緩慢、勻速工作，每個循環(huán)不得超過千斤頂最大行程的90%。

（5）隨時復(fù)核下托架高差，下降的過程中必須保證所有下托架均處在同一水平面上，謹(jǐn)防貝雷梁傾斜滑落。

（6）做好危險源辨識，劃分落梁作業(yè)區(qū)，作業(yè)區(qū)內(nèi)嚴(yán)禁通行人及車輛。

（7）做好安全應(yīng)急預(yù)案，隨時準(zhǔn)備應(yīng)急響應(yīng)。

4 工法對比及效益分析

4.1 整體下放拆除技術(shù)與傳統(tǒng)逐層拆除方案的對比

整體下放拆除技術(shù)具有材料周轉(zhuǎn)率高、工期短、成本低、安全性高等特點。與傳統(tǒng)逐層拆除方案對比如表1所示。

表1 兩種方案對比表

4.2 經(jīng)濟(jì)及社會效益

根據(jù)表1 中的對比分析，整體拆除下放工藝拆除一聯(lián)比傳統(tǒng)工藝節(jié)省10 天工期、節(jié)省5 人；且新工藝免去活絡(luò)頭等材料投入。以青島新機場高速公路TJ2 標(biāo)段項目為例，按3×35 m 標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)（ф529×8 鋼管立柱192 根約296 t、I40a 工字鋼蓋梁36 根約85 t、321 型貝雷梁1 287片約347 t、I14 工字鋼分配梁117 根約69 t）綜合計算，每聯(lián)可節(jié)省約12.3 萬元。大沽河內(nèi)22 聯(lián)共計節(jié)省約270萬元，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

該工藝在青島新機場高速公路項目貝雷梁拆除中廣泛應(yīng)用，在青島地區(qū)處于領(lǐng)先地位。施工單位據(jù)此總結(jié)多項科技成果，承辦多次觀摩，使該工藝得到了推廣，取得了較好的社會效益。同時，從“由上至下逐層拆除”到“先下后上整體拆除”的思維轉(zhuǎn)變過程，為以后類似困難的解決提供了參考思路。

5 結(jié)語

該整體下放拆除工藝，將傳統(tǒng)的“由上至下逐層拆除”施工思維轉(zhuǎn)變成“先下后上整體拆除”，有如下優(yōu)點：

（1）提高施工效率，節(jié)約工期，降低支撐體系的租賃成本。

（2）大部分工作在地面或近地面完成，安全風(fēng)險大大降低。

（3）三拼貝雷梁等材料與支撐體系所需的型號尺寸相同，故可直接周轉(zhuǎn)使用，并且免去了活絡(luò)頭等費用，進(jìn)一步降低材料成本。

（4）大部分工作由機械裝置完成，可減少人工費用。故該工藝可解決傳統(tǒng)貝雷梁拆除工藝的不足。綜合看來，該工藝技術(shù)難度適中，具有可操作性，成本可控，經(jīng)濟(jì)社會效益顯著，值得運用及推廣。